塑性加工解析の精度向上のためのベンチマークテスト

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62302053
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 神馬 敬 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (40016291)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横内 康人 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (50013214) ; 冨田 佳宏 神戸大学, 工学部, 助教授 (10031147) ; 後藤 學 岐阜大学, 工学部, 教授 (60023165) ; 川井 謙一 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (60114972) ; 加藤 和典 東京工業大学, 工学部, 教授 (80016419)
• Keywords: ベンチマークテスト / 有限要素法解析 / 塑性加工 / 塑性変形 / 両端固定 / 板のせん断 / 両端固定ブロックのせん断

Research Abstract

1 基礎研究と定式化 降伏面に尖り点を有する構成式のFEM定式化を行なった。変形の進行と共に曲げモーメントに不釣合を生じる原因を理論的に明らかにし対策を検討した。圧縮性塑性理論及びプラスチックスに関する塑性構成式の研究成果をまとめて日本塑性加工学会誌に掲載した。FEMにおける増分量拡大の各種方法と、要素の大変形後の形状の崩れを補正するためのリゾーニング法についても検討した。
2 第3次ベンチマークテスト 前年度に取り上げた引張り変形では、要素の回転の影響がほとんど入らなかったことから、板(平面応力)及びブロック(平面ひずみ)のせん断変形を選んだ。幅/高さ比を2とし、下辺は固定、上辺は高さ一定で一様な横変位を受けるとした。これまでの計算に対する理論から、要素形状は交差三角形要素CTと8節点アイソパラメトリック(低次積分)QSRのみに限った。分割数は幅方向と高さ方向をCTについて5×10、10×20、10×40、15×30、20×20、20×40、QSRについては2×4、3×6、5×10とした結果、予め指定した標準分割(下線付)は妥当な値であることが示された。構成式としては標準のJ2F理論の他に降伏面の尖りを許容するJ2K、J2D、J2C、MG理論とボイド材の理論を取り上げて、荷重と変形形状を比較し、J2D理論は横変位が幅を越えると固定端近傍の要素の変形が厳しく変形が進行しなくなることを示した。相当塑性ひずみ増分については標準設定の2倍の0.004としても横変位が幅の2倍近くまで荷重の誤差は1%以下であり、CPU時間は約半分となることが示された。
3 共同研究の途中経過を第113回塑性加工シンポジウム『有限要素法による板材成形シミュレーション』(昭和63年4月)に発表した。第3回塑性加工国際会議(3rd ICTP,Kyoto 1990)に"Progress of FEM analysis in Metal Forming Process"を企画して組織委員会に提案した。

Research Products

• [Publications] 島進: 塑性と加工. 29. 681-687 (1988)
• [Publications] 牧野内昭武: 塑性と加工. 29. 997-1003 (1988)
• [Publications] 後藤学: 機械学会論文集A. 54. 1579-1587 (1988)
• [Publications] 川井謙一: 第113回塑性加工シンポジウム『有限要素法による板材成形シミュレーション』テキスト. 61-77 (1988)